東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院電機(jī)學(xué)第六章

1、第六章第六章 同步電機(jī)同步電機(jī)6.1 同步電機(jī)的同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)狀態(tài)6.2 空載和空載和負(fù)載時同步發(fā)負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)的磁場電機(jī)的磁場6.3 隱極同隱極同步發(fā)電機(jī)的電步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量壓方程、相量圖和等效電路圖和等效電路6.4 凸極同凸極同步發(fā)電機(jī)的電步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量壓方程和相量圖圖6.5 同步發(fā)同步發(fā)電機(jī)的功率方電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程程和轉(zhuǎn)矩方程6.6 同步電機(jī)同步電機(jī) 參數(shù)的測定參數(shù)的測定6.7 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院6.1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài) 同步電機(jī)同步電機(jī)一、同步電

2、機(jī)的基本結(jié)構(gòu)一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式 旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式 隱極式隱極式（Salient-pole） 凸極式凸極式（Cylindrical-Rotor） 二、同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)二、同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能 電動機(jī)電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能補(bǔ)償機(jī)補(bǔ)償機(jī)沒有有功功率的轉(zhuǎn)換，只發(fā)出或吸沒有有功功率的轉(zhuǎn)換，只發(fā)出或吸 收無功功率收無功功率 同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，主要取決于定子合成磁同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，主要取決于定子合成磁場與轉(zhuǎn)子主磁場之間的夾角場與轉(zhuǎn)子主磁場之間的夾角，稱為功率角稱為功率角 6.1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)同步

3、電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài) 三、同步電機(jī)的勵磁方式三、同步電機(jī)的勵磁方式直流勵磁機(jī)勵磁直流勵磁機(jī)勵磁直流勵磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)直流勵磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī) 同軸，采用并勵或他勵接法。同軸，采用并勵或他勵接法。 如圖如圖6868所示所示 整流器勵磁整流器勵磁靜止式靜止式如圖如圖6-96-9旋轉(zhuǎn)式旋轉(zhuǎn)式6.1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài) l額額 定定 容容 SN 指額定運(yùn)行時電機(jī)的輸輔出功率指額定運(yùn)行時電機(jī)的輸輔出功率 l額定電壓額定電壓UN 指額定運(yùn)行時定子的線電壓指額定運(yùn)行時定子的線電壓 l額定電流額定電流IN 指額定運(yùn)行時定子的線電流指額定運(yùn)行時定子的線電流 l額定

4、功率因數(shù)額定功率因數(shù)指額定運(yùn)行時電機(jī)的功率因數(shù)指額定運(yùn)行時電機(jī)的功率因數(shù) l額定頻率額定頻率fN 指額定運(yùn)行時電樞的頻率指額定運(yùn)行時電樞的頻率l額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN 指額定運(yùn)行時電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即為指額定運(yùn)行時電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即為l 同步轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速 四、額定值四、額定值 6.1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài) 返回 空載運(yùn)行時，同步電機(jī)內(nèi)僅有由勵磁電流所空載運(yùn)行時，同步電機(jī)內(nèi)僅有由勵磁電流所建立的主極磁場。圖建立的主極磁場。圖6l06l0表示一臺四極電機(jī)空載表示一臺四極電機(jī)空載時的磁通示意圖。從圖可見，主極磁通分成主磁時的磁通示意圖。從圖可見，主極磁通分成主磁通通0 0和漏

5、磁通和漏磁通ff兩部分，前者通過氣隙并與定兩部分，前者通過氣隙并與定子繞組相交鏈，后者不通過氣隙，僅與勵磁繞組子繞組相交鏈，后者不通過氣隙，僅與勵磁繞組相交鏈。主磁通所經(jīng)過的主磁路包括空氣隙電樞相交鏈。主磁通所經(jīng)過的主磁路包括空氣隙電樞 齒、電樞軛、磁極極身和轉(zhuǎn)子軛等五部分。齒、電樞軛、磁極極身和轉(zhuǎn)子軛等五部分。6.2 空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)的磁場空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)的磁場一、空載運(yùn)行一、空載運(yùn)行6.2 空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)的磁場空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)的磁場一、空載運(yùn)行一、空載運(yùn)行 當(dāng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主磁場將在氣隙中形成一個旋當(dāng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，主磁場將在氣隙中形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，

6、在定子繞組內(nèi)感應(yīng)出對稱三相電動勢（激磁電動勢）轉(zhuǎn)磁場，在定子繞組內(nèi)感應(yīng)出對稱三相電動勢（激磁電動勢） 0000 EEA000120 EEA000120 EEA空載特性是同步電機(jī)的一條基本特性。如圖空載特性是同步電機(jī)的一條基本特性。如圖611611所示所示二、對稱負(fù)載時的電樞反應(yīng)二、對稱負(fù)載時的電樞反應(yīng)l 電樞磁動勢的基波在氣隙中所產(chǎn)生的磁場就電樞磁動勢的基波在氣隙中所產(chǎn)生的磁場就稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)的性質(zhì)稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)的性質(zhì)( (增磁、去磁或增磁、去磁或交磁交磁) )取決于電樞磁動勢和主磁場在空間的相對取決于電樞磁動勢和主磁場在空間的相對位置。分析表明，此相對位置取決于激磁電動勢位置

7、。分析表明，此相對位置取決于激磁電動勢E E0 0和扭載電流和扭載電流I I之間的相角差之間的相角差0 0(0 0稱為內(nèi)功率稱為內(nèi)功率因數(shù)角因數(shù)角) )。下面分成兩種情況來分析。下面分成兩種情況來分析。 6.2 空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)的磁場空載和負(fù)載時同步發(fā)電機(jī)的磁場 與與 同相時同相時0EIa) a) 定子繞組電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖定子繞組電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖相相軸軸線線AfFA0BXZYBCNSsnsnaF 與與 同相時同相時0EIb) b) 時間矢量圖時間矢量圖時時間間參參考考軸軸CE0 A0 C0 BE0 AE0 B I1 00B0 AICI 與與 同相時同相時0

8、EIc) c) 時時- -空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖軸軸dfF)(aqnFF )(00 B I0 E1 與與 同相時同相時0EId)d)氣隙合成磁場與主磁場的相對位置氣隙合成磁場與主磁場的相對位置aFeTAXZYBCNS0BBsn 與與 不同相時不同相時0EI a) a) 滯后于滯后于 時的空間矢量圖時的空間矢量圖0 E IsnadF相軸線相軸線AAXZBCsnaFaqFNSfF 與與 不同相時不同相時0EI b) b) 滯后滯后 時的時時的時- -空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖0 E IfFadFaFaqF I0 0 1 0 E 與與 不同相時不同相時0EI c) c) 超前超前 時得時時得時- -

9、空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖0 E I1 0 IfFadFaF0 0 E返回同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時物理量的關(guān)系：同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時物理量的關(guān)系：l一、不考慮磁飽和時一、不考慮磁飽和時fI主主極極fF 0 0E E aE aaF I電樞電樞 E)( XIjE6.3 隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路 在時間相位上，在時間相位上， 滯后于滯后于 以以9090電角度，若不計(jì)定子電角度，若不計(jì)定子鐵耗鐵耗, , 與與 同相位，則同相位，則 將滯后于將滯后于 以以9090電角度于是電角度于是 亦可寫成負(fù)電抗壓降的形式，即亦可寫成負(fù)電抗壓降的形式，即 采用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電流作為電樞電流的正方向時，

10、采用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電流作為電樞電流的正方向時，電樞的電壓方程為電樞的電壓方程為 UjXRIEEaa)(0 因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)電動勢因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)電動勢EaEa正比于電樞反應(yīng)磁通正比于電樞反應(yīng)磁通aa不計(jì)磁飽不計(jì)磁飽和時，和時，aa又正比于電樞磁動勢又正比于電樞磁動勢FaFa和電樞電流和電樞電流I I，即，即IFEaaaaEIaaXI jEaaaEI (65) (65) (66) (66) 將式將式(66)(66)代人式代人式(65)(65)，可得，可得saaaXI jRIUXI jXI jRIUE0 (67) (67) 式中，式中，XsXs稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗，稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗，X

11、s=Xa+XXs=Xa+X，它，它是對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時表征電樞反應(yīng)和電樞漏磁這兩個效應(yīng)的一是對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時表征電樞反應(yīng)和電樞漏磁這兩個效應(yīng)的一個綜合參數(shù)。不計(jì)飽和時，個綜合參數(shù)。不計(jì)飽和時，XsXs是一個常值。是一個常值。 圖圖615a615a和和b b表示與式表示與式(65)(65)和式和式(67)(67)相對應(yīng)的相量相對應(yīng)的相量圖，圖圖，圖615c615c表示與式表示與式(67)(67)相應(yīng)的等效電路。從圖相應(yīng)的等效電路。從圖615c615c可以看出，隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路由激磁電動勢和同步可以看出，隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路由激磁電動勢和同步阻抗阻抗Ra+jXsRa+jXs串聯(lián)組成，其中串聯(lián)

12、組成，其中E E0 0表示主磁場的作用，表示主磁場的作用，XsXs表示電表示電樞反應(yīng)和電樞漏磁場的作用。樞反應(yīng)和電樞漏磁場的作用。 考慮磁飽和時，由于磁路的非線性，疊加原理不再適用?？紤]磁飽和時，由于磁路的非線性，疊加原理不再適用。此時，應(yīng)先求出作用在主磁路上的合成磁動勢此時，應(yīng)先求出作用在主磁路上的合成磁動勢F F，然后利用電，然后利用電機(jī)的磁化曲線機(jī)的磁化曲線 ( (空載曲線空載曲線) ) 求出負(fù)載時的氣隙磁通求出負(fù)載時的氣隙磁通 及相應(yīng)及相應(yīng)的氣隙電動勢的氣隙電動勢 。二、考慮磁飽和時二、考慮磁飽和時EfFFaaFk E 再從氣隙電動勢再從氣隙電動勢 減去電樞繞組的電阻和漏抗壓降，使減去

13、電樞繞組的電阻和漏抗壓降，使得電樞的端電壓得電樞的端電壓 ，即，即EUUjXRIEa)()( jXRIUEa 相應(yīng)的矢量圖、相量圖和相應(yīng)的矢量圖、相量圖和F FE E間的關(guān)系如圖間的關(guān)系如圖616a616a和和6616b16b所示。圖所示。圖6-16a6-16a中既有電動勢相量，又有磁動勢矢量。故中既有電動勢相量，又有磁動勢矢量。故稱為電動勢稱為電動勢磁動勢圖。磁動勢圖。或或返回 考慮到凸極電機(jī)氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成直考慮到凸極電機(jī)氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成直軸和交軸電樞反應(yīng)分別來處理的方法，就稱為雙反應(yīng)理論。軸和交軸電樞反應(yīng)分別來處理的方法，就稱為雙反應(yīng)理論。 凸極同步電機(jī)的氣隙

14、是不均勻的，極面下氣隙較小，凸極同步電機(jī)的氣隙是不均勻的，極面下氣隙較小，兩極之間氣隙較大，故直軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)兩極之間氣隙較大，故直軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)d d (d(d00d) d) 要比交軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)要比交軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)q q (q(q00q) q) 大很多，如圖大很多，如圖618a618a所示。所示。 當(dāng)正弦分布的電樞磁動勢作用在直軸上時，由于當(dāng)正弦分布的電樞磁動勢作用在直軸上時，由于dd較較大，故在一定大小的磁動勢下，直軸基波磁場的幅值大，故在一定大小的磁動勢下，直軸基波磁場的幅值Bad1Bad1相對較大。相對較大。一、雙反應(yīng)理論一、雙反應(yīng)理論6.4 凸極同步

15、發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖 不考慮磁飽和時不考慮磁飽和時同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時物理量的關(guān)系：同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時物理量的關(guān)系：二、凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖二、凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖6.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖fIfF0 0 E EadE ad adFaF Iaq aqE aqF E XI jl 從氣隙電動勢云減去電樞繞組的電阻和漏抗壓降，便從氣隙電動勢云減去電樞繞組的電阻和漏抗壓降，便得電樞的端電壓。采用發(fā)電機(jī)慣例，電樞的電壓方程為：得電樞的端電壓。采用發(fā)電機(jī)慣例，電樞的電壓方程為：UjXRIEEEaaqad)(0qaqIE dadIE6-9l不計(jì)磁飽和時不計(jì)磁飽和時

16、 和和 可以用相應(yīng)的負(fù)電抗壓降來表示可以用相應(yīng)的負(fù)電抗壓降來表示adEaqEaddadXI jEaqqaqXI jEqdIIIqqddaaqqaddaaqqaddaXI jXI jRIUXXI jXXI jRIUXI jXI jXI jRIUE)()(06-10將式將式(6-10)(6-10)代入式代入式(6-9)(6-9)，并考慮，并考慮 ，可得可得 式中，式中，XdXd和和XqXq分別稱為分別稱為直軸同步電抗直軸同步電抗和和交軸同步電抗交軸同步電抗，它們是表征對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時電樞漏磁和直軸或交軸電樞反它們是表征對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時電樞漏磁和直軸或交軸電樞反應(yīng)的一個綜合參數(shù)。上式就是凸極同步發(fā)電機(jī)的

17、電壓方程。應(yīng)的一個綜合參數(shù)。上式就是凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程。圖圖6-196-19表示與上式相對應(yīng)的相量圖。表示與上式相對應(yīng)的相量圖。 引入虛擬電動勢引入虛擬電動勢 ，使，使 可得可得QE)(0qddQXXI jEEqaqddqqddaQXI jRIUXXI jXI jXI jRIUE)()(6-126-12 由式由式6-126-12相量圖如圖相量圖如圖6-206-20所示。由圖所示。由圖6-206-20不難確定不難確定 由式由式6-126-12可得凸極同步發(fā)電機(jī)的等效電路，如圖可得凸極同步發(fā)電機(jī)的等效電路，如圖6-216-21所所示。示。 aqIRUIXUcossinarctan0三、直軸和

18、交軸同步電抗的意義三、直軸和交軸同步電抗的意義 由于電抗與繞組匝數(shù)的平方和所經(jīng)磁路由于電抗與繞組匝數(shù)的平方和所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)成正比，所以的磁導(dǎo)成正比，所以 如圖如圖6-226-22所示。對于凸極電機(jī)，由于直所示。對于凸極電機(jī)，由于直軸下的氣隙較交軸下小，軸下的氣隙較交軸下小， ，所以，所以X XadadXXaqaq，因此在凸極同步電機(jī)中，因此在凸極同步電機(jī)中，X Xd dXXq q。 對于隱極電機(jī)，由于氣隙是均勻的，故對于隱極電機(jī)，由于氣隙是均勻的，故X Xd dXXq qXXs s ddNX21qqNX21adaq例題例題返回6.5 同步發(fā)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程l一、功率方程和電磁功率一、功

19、率方程和電磁功率 l功率方程功率方程 若轉(zhuǎn)子勵磁損耗由另外的直流電源供給，則若轉(zhuǎn)子勵磁損耗由另外的直流電源供給，則發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械功率發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械功率PlPl扣除機(jī)械損耗扣除機(jī)械損耗 和定子鐵和定子鐵耗耗 后，余下的功率將通過旋轉(zhuǎn)磁場和電磁感應(yīng)的作用，后，余下的功率將通過旋轉(zhuǎn)磁場和電磁感應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)換成定子的電功率，所以轉(zhuǎn)換功率就是電磁功率轉(zhuǎn)換成定子的電功率，所以轉(zhuǎn)換功率就是電磁功率PePe，即，即 (6-14)pFepeFePppP1 再從電磁功率再從電磁功率PePe中減去電樞銅耗中減去電樞銅耗 可得電樞端點(diǎn)輸出可得電樞端點(diǎn)輸出的電功率的電功率P2P2；即；即 (6-15)Cua

20、p2PpPCuae 電磁功率電磁功率 從式從式(615)(615)可知，電磁功率可知，電磁功率PePe為為)cos(cos2aaeIRUmIRmImUIP0coscoscosQaEEIRU0coscosImEmEIPQe00cosImEPe 由圖由圖623623可見可見 故同步電機(jī)的電磁功率亦可寫成故同步電機(jī)的電磁功率亦可寫成 上式的第一部分與感應(yīng)電機(jī)的電磁功率表達(dá)式相同，第上式的第一部分與感應(yīng)電機(jī)的電磁功率表達(dá)式相同，第二部分則是同步電機(jī)常用的。對于隱極同步電機(jī)，由于二部分則是同步電機(jī)常用的。對于隱極同步電機(jī)，由于E EQ QE E0 0，故有，故有 二、轉(zhuǎn)矩方程二、轉(zhuǎn)矩方程 把功率方程把功

21、率方程(614)(614)除以同步角速度，可得轉(zhuǎn)矩方程除以同步角速度，可得轉(zhuǎn)矩方程 式中，式中，T T1 1為原動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為原動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,T,Te e為電磁轉(zhuǎn)矩為電磁轉(zhuǎn)矩,T,T0 0為空載為空載轉(zhuǎn)矩，分別為：轉(zhuǎn)矩，分別為：e01TTTsPT11seePTsFeppT0(618)返回6.6 同步電機(jī)參數(shù)的測定一、用空載特性和短路特性確定一、用空載特性和短路特性確定X Xd d 空載特性可以用空載試驗(yàn)測出。試驗(yàn)時，電樞開路空載特性可以用空載試驗(yàn)測出。試驗(yàn)時，電樞開路 ( (空空載載) )，用原動機(jī)把被試同步電機(jī)拖動到同步轉(zhuǎn)速，改變勵磁電，用原動機(jī)把被試同步電機(jī)拖動到同步轉(zhuǎn)速，改變勵磁電流

22、流IfIf，并記取相應(yīng)的電樞端電壓，并記取相應(yīng)的電樞端電壓U0 (U0 (空載時即等于空載時即等于E0E0，直到，直到U01.25UNU01.25UN左右，可得空載特性曲線左右，可得空載特性曲線 。 短路特性可由三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)測得，試驗(yàn)線路如圖短路特性可由三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)測得，試驗(yàn)線路如圖6-6-24a24a所示。將被試同步電機(jī)的電樞端點(diǎn)三相短路，用原動機(jī)所示。將被試同步電機(jī)的電樞端點(diǎn)三相短路，用原動機(jī)拖動被試電機(jī)到同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵磁電流拖動被試電機(jī)到同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵磁電流IfIf使電樞電流使電樞電流I I從從零起一直增加到零起一直增加到1.2IN1.2IN左右，便可得到短路特性曲線，如圖左

23、右，便可得到短路特性曲線，如圖624b624b所示。所示。)(0fIfE 短路時，短路時， ，故，故 ， ，而，而 所以所以 因?yàn)槎搪吩囼?yàn)時磁路為不飽和，所以這里的因?yàn)槎搪吩囼?yàn)時磁路為不飽和，所以這里的E E0 0( (每相值每相值) )應(yīng)從氣隙線上查出，如圖應(yīng)從氣隙線上查出，如圖625625所示，求所示，求出的出的X Xd d值為不飽和值。值為不飽和值。 00900qIdIIdqqddaXI jXI jXI jRIUE0IEXd0 (619)(620) X Xd d的飽和值與主磁路的飽和情況有關(guān)。主磁路的飽和值與主磁路的飽和情況有關(guān)。主磁路的飽和程度取決于實(shí)際運(yùn)行時作用在主磁路上的合的飽和程

24、度取決于實(shí)際運(yùn)行時作用在主磁路上的合成磁動勢，因而取決于相應(yīng)的氣隙電動勢；如果不成磁動勢，因而取決于相應(yīng)的氣隙電動勢；如果不計(jì)漏阻抗壓降，則可近似認(rèn)為取決于電樞的端電壓，計(jì)漏阻抗壓降，則可近似認(rèn)為取決于電樞的端電壓，所以通常用對應(yīng)于額定電壓時的所以通常用對應(yīng)于額定電壓時的X Xd d值作為其飽和值。值作為其飽和值。為此，從空載曲線上查出對應(yīng)于額定端電壓為此，從空載曲線上查出對應(yīng)于額定端電壓U UN N時的時的勵磁電流勵磁電流I If0f0，再從短路特性上查出與該勵磁電流相，再從短路特性上查出與該勵磁電流相應(yīng)的短路電流，如圖應(yīng)的短路電流，如圖626626所示，這樣即可求出所示，這樣即可求出 X

25、Xd(d(飽和飽和) )IUXN)d(飽和例題例題返回6.7 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一、同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一、同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性包括同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性包括外特性、調(diào)整外特性、調(diào)整特性和效率特性。特性和效率特性。 外特性外特性外特性表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)外特性表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，且勵磁電流和負(fù)載功率因數(shù)不變時，發(fā)電機(jī)的速，且勵磁電流和負(fù)載功率因數(shù)不變時，發(fā)電機(jī)的端電壓與電樞電流之間的關(guān)系：即端電壓與電樞電流之間的關(guān)系：即n nn nS S，I If f= =常值，常值，cos=cos=常值時，常值時，U=f(I)U=f(I)。 圖圖630 630 表示

26、帶有不同功率因數(shù)的負(fù)載時，同表示帶有不同功率因數(shù)的負(fù)載時，同步發(fā)電機(jī)的外特性。步發(fā)電機(jī)的外特性。 調(diào)整特性調(diào)整特性調(diào)整特性表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同調(diào)整特性表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、負(fù)載的功率因數(shù)不變步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、負(fù)載的功率因數(shù)不變時，勵磁電流與電樞電流之間的關(guān)系；即時，勵磁電流與電樞電流之間的關(guān)系；即n nn nS S，U U =U=UNN，cos=cos=常值時，常值時，If=f(I)If=f(I)。 圖圖631631表示帶有不同功率因數(shù)的負(fù)載時，同步表示帶有不同功率因數(shù)的負(fù)載時，同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性 效率特性效率特性效率特性是指轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、效

27、率特性是指轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、功率因數(shù)為額定功率因數(shù)時，端電壓為額定電壓、功率因數(shù)為額定功率因數(shù)時，發(fā)電機(jī)的效率與輸出功率的關(guān)系；即發(fā)電機(jī)的效率與輸出功率的關(guān)系；即n nn nS S，U =UU =UNN，cos= coscos= cosN N時，時，=f(P2)=f(P2)。 返回同步電機(jī)的空載磁路返回0 f同步電機(jī)的空載特性NU00, EFIf,0fIo空載特性空載特性 NU氣隙線氣隙線返回雙反應(yīng)理論軸軸dad q 軸軸d軸軸q雙反應(yīng)理論雙反應(yīng)理論aqF0 adFNS aF1adbaqb1aqB1adBadb返回雙反應(yīng)理論雙反應(yīng)理論隱極同步發(fā)電機(jī)的向量圖隱極同步發(fā)電機(jī)的向量圖

28、0 a aE 0 E E I XI jaXI j 90 UaRI 返回隱極同步發(fā)電機(jī)的向量（圖隱極同步發(fā)電機(jī)的向量（圖b ）0 EaRI UsRI 0 返回隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路 0EaR E I UaXsX X返回電動勢電動勢-磁動勢圖磁動勢圖返回 XI jfFaaFkF E U IaRI 由合成磁動勢由合成磁動勢F確定氣隙電動勢確定氣隙電動勢E0EE空載曲線空載曲線OFffIF 或或返回凸極同步發(fā)電機(jī)的向量圖凸極同步發(fā)電機(jī)的向量圖0 qI 0 E 0 UdI qdXI j IaRI ddXI j 返回 角的確定角的確定0 0 EQE qI )(qddXXI j q

29、XI j aRI dI I 0 返回凸極同步發(fā)電機(jī)的等效電路圖凸極同步發(fā)電機(jī)的等效電路圖 QEsR I UqX返回凸極同步電機(jī)電樞反磁通及所經(jīng)磁路及磁導(dǎo)凸極同步電機(jī)電樞反磁通及所經(jīng)磁路及磁導(dǎo)返回adF)(adad )( )(aqaq adF)( 直軸電樞磁導(dǎo)直軸電樞磁導(dǎo)交軸電樞磁導(dǎo)交軸電樞磁導(dǎo)從向量圖導(dǎo)出從向量圖導(dǎo)出aIRUE coscos aRI 0 U E QE 0E I XI j返回短路實(shí)驗(yàn)接線圖短路實(shí)驗(yàn)接線圖A 勵磁電樞AAA返回短路特性短路特性INIOfkIfI短路特性返回用空載和短路特性來確定用空載和短路特性來確定氣隙 線空載載特短路特性IE ,00EIofIfIdX返回 (飽和飽和)的確定的確定氣隙 線空載載特短路特性IE ,00EIofIfIdX返回同步發(fā)電機(jī)的外特性同步發(fā)電機(jī)的外特性IUNIONUcos=0.8滯后滯后cos=1cos=0.8超前超前返回圖圖631同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性IUcos=0.8滯后滯后cos=1cos=0.8超前超前ONU返回旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)的類型旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)的類型NS+隱極式隱極式返回NSNS+凸極式凸極式返回帶副勵磁機(jī)的勵磁系統(tǒng)帶副勵磁機(jī)的勵磁系統(tǒng)GG副勵磁機(jī)副勵磁機(jī)主勵磁機(jī)主勵磁機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)返回靜止整流器勵磁系統(tǒng)交流副勵磁機(jī)交流副勵磁機(jī)交流主勵磁機(jī)交流主勵磁機(jī)不